JP7065298B2 - 熱交換形換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、外気と室内空気を熱交換する熱交換形換気装置に関するものである。

従来の熱交換形換気装置として、給気ファンと排気ファンとを並列に配置した構造が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

従来の熱交換形換気装置について、図１１を参照しながら説明する。

従来の熱交換形換気装置は、室内の床面に設置される、いわゆる床置型であって、ケーシングと、給気ファン１７３と、排気ファン１７４と、を備えている。ケーシングには、その上部に上面板が形成され、その上面板には、室外吸込口と室内吸込口と室内給気口１２３と室外排気口１２４とが形成されている。給気ファン１７３および排気ファン１７４は、それぞれケーシング内の上部寄りに設けられている。

室外吸込口よりケーシング内に流入した室外空気は、第２熱交換エレメント１６２と第１熱交換エレメント１６１とを順に通過した後、室内給気口１２３を介してケーシングの外部へ吹き出される。

室内吸込口よりケーシング内に流入した室内空気は、第１熱交換エレメント１６１と第２熱交換エレメント１６２とを順に通過した後、室外排気口１２４を介してケーシングの外部へ吹き出される。

特開２００８－４５７９５号公報

従来の熱交換形換気装置においては、熱交換素子の空気流出面とファンの吸い込み面とが離れているため、圧力損失が増加するという課題を有していた。

そこで本発明は、圧力損失を低減した熱交換形換気装置を実現する。

そして、この目的を達成するために、本発明の一態様に係る熱交換形換気装置は、本体ケースと、給気ファンと、排気ファンと、熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置であって、前記本体ケースは、室内空気を吸い込む室内吸込口と、吸い込んだ室内空気を外部に排出する排気口と、外気を吸い込む外気吸込口と、吸い込んだ外気を室内に供給する給気口と、を有し、前記給気ファンにより前記外気吸込口から前記給気口へ屋外の空気が送風される給気風路と、前記排気ファンにより前記室内吸込口から前記排気口へ室内の空気が送風される排気風路と、を備え、前記熱交換素子は、前記給気風路と前記排気風路とが交差する位置に設けられ、
前記給気風路において、前記給気ファンにより前記外気吸込口から吸い込まれた空気は、
前記熱交換素子の外気流入面から前記熱交換素子内部に流入し、前記熱交換素子の外気流出面を通過した後、前記給気口から吹き出され、前記給気ファンは、前記給気ファンにおいて空気が吸い込まれる面である給気ファン吸込面を含み、前記給気ファン吸込面は、前記外気流出面と平行に設けられ、前記排気風路において、前記排気ファンにより前記室内吸込口から吸い込まれた空気は、前記熱交換素子の排気空気流入面から熱交換素子に流入し、前記熱交換素子の排気空気流出面を通過した後、前記排気口から吹き出され、前記排気ファンは、前記排気ファンにおいて空気が吸い込まれる面である排気ファン吸込面を含み、前記排気ファン吸込面は、前記排気空気流出面と平行に設けられ、前記外気吸込口、前記給気口、前記室内吸込口および前記排気口は、前記本体ケースの天面に設けられ、前記熱交換素子は、前記給気ファン及び前記排気ファンの下方に配置され、前記熱交換素子の天面は、前記給気風路の一部を構成する風路仕切り部材を挟んで前記給気ファン及び前記排気ファンと対向し、前記外気流出面および前記給気ファン吸込面は、前記外気流出面を通過した気流が通る空間を挟んで本体ケース側面のうちの同一面と対向し、前記排気空気流出面および前記排気ファン吸込面は、前記排気空気流出面を通過した気流が通る空間を挟んで前記本体ケース側面のうちの同一面と対向し、前記給気ファン吸込面と前記本体ケース側面との距離は、前記外気流出面と前記本体ケース側面との距離より大きく、前記排気ファン吸込面と前記本体ケース側面との距離は、前記排気空気流出面と前記本体ケース側面との距離より大きいことにより、所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、圧力損失を低減した熱交換形換気装置を得ることができる。

本発明に係る熱交換形換気装置の概要を示す斜視図 同熱交換形換気装置の内部風路を示す斜視図 同熱交換形換気装置の給気風路を示す側面断面図 同熱交換形換気装置の排気風路を示す側面断面図 同熱交換形換気装置の熱交換素子とファンの配置を示す断面図 同熱交換形換気装置のファンの配置を示す上面断面図 同熱交換形換気装置に加湿部を設けた状態を示す斜視図 同熱交換形換気装置に加湿部を設けた状態を示す側面断面図 同熱交換形換気装置の固定部材近傍を示す側面断面図 同熱交換形換気装置の固定部材近傍を示す拡大断面図 従来技術を示す構成図

本発明の一態様に係る熱交換形換気装置は、本体ケースと、給気ファンと、排気ファンと、熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置であって、前記本体ケースは、室内空気を吸い込む室内吸込口と、吸い込んだ室内空気を外部に排出する排気口と、外気を吸い込む外気吸込口と、吸い込んだ外気を室内に供給する給気口と、を有し、前記給気ファンにより前記外気吸込口から前記給気口へ屋外の空気が送風される給気風路と、前記排気ファンにより前記室内吸込口から前記排気口へ室内の空気が送風される排気風路と、を備え、前記熱交換素子は、前記給気風路と前記排気風路とが交差する位置に設けられ、前記給気風路において、前記給気ファンにより前記外気吸込口から吸い込まれた空気は、前記熱交換素子の外気流入面から前記熱交換素子内部に流入し、前記熱交換素子の外気流出面を通過した後、前記給気口から吹き出され、前記給気ファンは、前記給気ファンにおいて空気が吸い込まれる面である給気ファン吸込面を含み、前記給気ファン吸込面は、前記外気流出面と平行に設けられるという構成を有する。

これにより、熱交換素子の外気流出面から出た空気をスムーズに給気ファン吸込面に導入することができるので、給気風路の圧力損失（圧損）を低減できるという効果を奏する。

また、前記排気風路において、前記排気ファンにより前記室内吸込口から吸い込まれた空気は、前記熱交換素子の室内空気流入面から前記熱交換素子内部に流入し、前記熱交換素子の室内空気流出面を通過した後、前記排気口から吹き出され、前記排気ファンは、前記排気ファンにおいて空気が吸い込まれる面である排気ファン吸込面を含み、前記排気ファン吸込面は、前記室内空気流出面と平行に設けられる構成にしてもよい。

これにより、熱交換素子の室内空気流出面から出た空気をスムーズに排気ファン吸込面に導入することができるので、排気風路の圧損を低減できるという効果を奏する。

また、前記給気ファンおよび前記排気ファンは、前記給気ファン吸込面と前記排気ファン吸込面とが垂直になるように設けられる構成にしてもよい。

これにより、本体ケース内部のスペースを効率よく使うことができるので、熱交換形換気装置全体のサイズを小さくできるという効果を奏する。

また、前記給気ファンにより前記外気吸込口から吸い込まれた空気を加湿する加湿ユニットを備え、前記外気吸込口および前記給気口は、本体ケース天面に設けられ、前記熱交換素子は、前記給気ファンの下方に設けられ、前記加湿ユニットは、前記給気口に固定され、前記給気ファンにより前記外気吸込口から吸い込まれた空気は、前記熱交換素子、前記給気ファン、前記加湿ユニットの順に、前記本体ケースの側壁側から中央に向かうように送風され、前記加湿ユニットから上方に向けて吹き出される構成にしてもよい。

これにより、給気風路における部材を外側から内側に向かって一直線上に配置することができるため、圧損を低減できるという効果を奏する。

また、前記本体ケースは、前記給気風路の一部を構成する風路仕切り部材を備え、前記風路仕切り部材は、前記熱交換素子の上方に設けられ、前記熱交換素子の天面と前記風路仕切り部材とが固定部材により固定される構成にしてもよい。

これにより、熱交換素子の天面と風路仕切り部材との密着性が向上するため、熱交換素子の天面と風路仕切り部材との間に、熱交換素子の自重によって隙間が生じることによる空気漏れを抑制できるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明に係る熱交換形換気装置の構成について、図１～図２を用いて説明する。

図１に示すように、熱交換形換気装置は、箱形の本体ケース１を有する。

本体ケース１の内部には、排気ファン２、給気ファン３、および熱交換素子４が設けられている。このとき、熱交換素子４は例えば排気ファン２と給気ファン３の下方に設けられる。

本体ケース１の例えば天面には、外気吸込口５、給気口６、室内吸込口７、および排気口８が設けられている。

外気吸込口５、給気口６、室内吸込口７、および排気口８には、それぞれダクト（図示せず）が接続できる形状となっている。外気吸込口５と排気口８に接続したダクトは建物外壁面まで引き回して建物外の屋外空気と連通する。給気口６と室内吸込口７に接続したダクトは居室の天井面または壁面と連通されて室内空気と連通する。

また、図２に示すように、本体ケース１の内部には、給気風路１１および排気風路１２を有する。

給気風路１１は、新鮮な屋外の空気（給気空気）を外気吸込口５から吸い込み、熱交換素子４を通って給気口６から室内に供給する風路である。

排気風路１２は、汚染された室内の空気（排気空気）を室内吸込口７から吸い込み、熱交換素子４を通って排気口８から室外に排気する風路である。

熱交換素子４は、排気される空気の熱量を給気される空気に供給する、または、給気される空気の熱量を排気される空気の熱量に供給する、熱回収の機能を有している。熱交換素子４は、給気風路１１と排気風路１２とが交差する位置に配設される。

熱交換素子４は、外気流入面１３と、外気流出面１４と、排気空気流入面１５と、排気空気流出面１６と、を含む。外気流入面１３と外気流出面１４は互いに対向する面である。
排気空気流入面１５と排気空気流出面１６は互いに対向する面である。

給気ファン３および排気ファン２に対向する面を熱交換素子４の天面、熱交換形換気装置の底面に対向する面を熱交換素子４の底面としたときに、外気流入面１３と、外気流出面１４と、排気空気流入面１５と、排気空気流出面１６とは熱交換素子４の側面であってもよい。つまり、熱交換素子４における主な空気の流入、流出は、熱交換素子４の上面と底面からではなく、熱交換素子４の側面から行われる構成であってもよい。

なお、熱交換素子４の形状は、例えば角柱で、図１において熱交換素子４は１つであるが、複数に分割されていてもよい。

ここで、給気ファン３および排気ファン２の構成について、図３～５を用いて説明する。

図３および図５に示すように、給気ファン３は、給気ファン吸込面１７を含む。給気ファン吸込面１７から給気ファン３内部に空気が吸い込まれ、給気ファン３の吐出口から空気が吹き出される。給気ファン吸込面１７は例えば本体ケース側面１８と対向する面である。

また、図４および図５に示すように、排気ファン２は、排気ファン吸込面１９を含む。排気ファン吸込面１９から排気ファン２内部に空気が吸い込まれ、排気ファン２の吐出口から空気が吹き出される。排気ファン吸込面１９は例えば本体ケース側面１８と対向する面である。

次に、本願発明の特徴部分である給気ファン３の配置について説明する。

図３に示すように、外気吸込口５から吸い込まれた空気は、外気流入面１３から熱交換素子４の内部に流入する。そして、熱交換素子４の外気流出面１４から出た空気は、給気ファン吸込面１７から給気ファン３に吸込まれ、給気口６から吹き出される。給気ファン３は、給気ファン吸込面１７が熱交換素子４の外気流出面１４と平行になる位置に設けられる。また、給気ファンモータ３３の軸方向は、外気流出面１４および外気流入面１３に対して垂直である。ここで、給気ファン吸込面１７と本体ケース側面１８との距離は、外気流出面１４と本体ケース側面１８との距離よりも大きく（例えば、１．１倍以上）とることが、圧損低減の観点から望ましい。

なお、図３では熱交換素子４が給気ファン３の下方に配置されているが、給気ファン吸込面１７と外気流出面１４とが平行である限り、熱交換素子４は例えば給気ファン３の上方に配置されていても構わない。その場合、外気吸込口５、給気口６、室内吸込口７、および排気口８のうちのいずれかもしくは全ては、例えば本体ケース側面１８に設けられることが望ましい。

次に、本願発明の特徴部分である排気ファン２の配置について説明する。

図４に示すように、熱交換素子４の排気空気流出面１６から出た空気は、排気ファン吸込面１９から排気ファン２に吸込まれ、排気口８から吹き出される。ここで、排気ファン２は、排気ファン吸込面１９が熱交換素子４の排気空気流出面１６と平行になる位置に設けられていてもよい。また、排気ファンモータ３２の軸方向は、排気空気流出面１６および排気空気流入面１５に対して垂直であってもよい。ここで、排気ファン吸込面１９と本体ケース側面１８との距離は、排気空気流出面１６と本体ケース側面１８との距離よりも大きく（例えば、１．１倍以上）とることが、圧損低減の観点から望ましい。

なお、図４では熱交換素子４が排気ファン２の下方に配置されているが、排気ファン吸込面１９と排気空気流出面１６とが平行である限り、熱交換素子４は例えば排気ファン２の上方に配置されていても構わない。その場合、外気吸込口５、給気口６、室内吸込口７、および排気口８のうちのいずれかもしくは全ては、例えば本体ケース側面１８に設けられることが望ましい。

また、図５および図６に示すように、給気ファン３および排気ファン２は、給気ファン吸込面１７と排気ファン吸込面１９とが垂直になるように設けられていてもよい。すなわち、給気ファンモータ３３の軸方向と排気ファンモータ３２の軸方向が垂直になるように、給気ファン３および排気ファン２は設けられていてもよい。

次に、給気口６に加湿ユニットが設けられる場合の構成を、図７および図８を用いて説明する。

加湿ユニット２４は、例えば加湿部２２と、接続部材２３と、を含む。

接続部材２３は、例えば本体ケース天面２１、具体的には給気口６に取り付けられる。また、加湿部２２は給気口６から連通する接続部材２３によって接続される。給気ファン３により外気吸込口５から吸い込まれた空気は、熱交換素子４、給気ファン３、接続部材２３、加湿部２２を順に通過する。そして加湿部２２で加湿された後、加湿部２２に設けられた吹出口を介して室内に供給される。このとき、熱交換素子４、給気ファン３、接続部材２３、加湿部２２を順に本体ケース１の側壁側から中央に向かうように送風され、加湿部２２から上方に向けて吹き出されることが好ましい。すなわち、外気流出面１４、給気ファン３、接続部材２３、加湿部２２が給気風路１１上において一直線上に位置するように設けられることが好ましい。これにより、給気風路１１における圧力損失を低減することができる。

なお、加湿部２２は接続部材２３を介さずに直接給気口６に接続されていても構わない。また、接続部材２３の形状等についても図示したものに限られず、適宜設定できるものとする。

接続部材２３は、板金によって構成されることが騒音低減の観点から望ましいが、樹脂等による構成であっても構わない。

また、図９および図１０に示すように、本体ケース１は、給気風路１１と排気風路１２とを仕切る風路仕切り部材１０を備えていてもよい。すなわち、風路仕切り部材１０は給気風路１１および排気風路１２の一部を構成する。

風路仕切り部材１０は、熱交換素子４の上方に設けられ、熱交換素子４の天面と風路仕切り部材１０とが固定部材２０により固定される。風路仕切り部材１０と熱交換素子４とが固定されることで、風路仕切り部材１０と熱交換素子４との間からの空気漏れを抑制できる。特に、熱交換素子４が大きく重たいものである場合等には、熱交換素子４の自重で、熱交換素子４と風路仕切り部材１０との間に隙間ができることによる空気漏れを効果的に抑制できる。このとき、熱交換素子４の天面と風路仕切り部材１０との間にシール部材を挟むことで、空気漏れをさらに抑制できる。

ここで固定部材２０は、例えばねじ等の機械的締結部品であることが固定強度の観点から望ましい。

また、風路仕切り部材１０は、例えば発泡スチロールのような発泡プラスチックにより構成されることが、断熱性の観点から望ましい。

以上、本発明に係る熱交換形換気装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明に係る熱交換形換気装置は、外気と室内空気の熱交換を目的とするダクト式の換気装置、ダクト式の空気調和装置等として有用である。

１ 本体ケース
２ 排気ファン
３ 給気ファン
４ 熱交換素子
５ 外気吸込口
６ 給気口
７ 室内吸込口
８ 排気口
１０ 風路仕切り部材
１１ 給気風路
１２ 排気風路
１３ 外気流入面
１４ 外気流出面
１５ 排気空気流入面
１６ 排気空気流出面
１７ 給気ファン吸込面
１８ 本体ケース側面
１９ 排気ファン吸込面
２０ 固定部材
２１ 本体ケース天面
２２ 加湿部
２３ 接続部材
２４ 加湿ユニット
３２ 排気ファンモータ
３３ 給気ファンモータ

Claims (5)

1. 本体ケースと、給気ファンと、排気ファンと、熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置であって、
   前記本体ケースは、室内空気を吸い込む室内吸込口と、吸い込んだ室内空気を外部に排出する排気口と、外気を吸い込む外気吸込口と、吸い込んだ外気を室内に供給する給気口と、を有し、
   前記給気ファンにより前記外気吸込口から前記給気口へ屋外の空気が送風される給気風路と、
   前記排気ファンにより前記室内吸込口から前記排気口へ室内の空気が送風される排気風路と、を備え、
   前記熱交換素子は、前記給気風路と前記排気風路とが交差する位置に設けられ、
   前記給気風路において、前記給気ファンにより前記外気吸込口から吸い込まれた空気は、前記熱交換素子の外気流入面から前記熱交換素子内部に流入し、前記熱交換素子の外気流出面を通過した後、前記給気口から吹き出され、
   前記給気ファンは、前記給気ファンにおいて空気が吸い込まれる面である給気ファン吸込面を含み、
   前記給気ファン吸込面は、前記外気流出面と平行に設けられ、
   前記排気風路において、前記排気ファンにより前記室内吸込口から吸い込まれた空気は、前記熱交換素子の排気空気流入面から熱交換素子に流入し、前記熱交換素子の排気空気流出面を通過した後、前記排気口から吹き出され、
   前記排気ファンは、前記排気ファンにおいて空気が吸い込まれる面である排気ファン吸込面を含み、
   前記排気ファン吸込面は、前記排気空気流出面と平行に設けられ、
   前記外気吸込口、前記給気口、前記室内吸込口および前記排気口は、
   前記本体ケースの天面に設けられ、
   前記熱交換素子は、
   前記給気ファン及び前記排気ファンの下方に配置され、
   前記熱交換素子の天面は、
   前記給気風路の一部を構成する風路仕切り部材を挟んで前記給気ファン及び前記排気フ
   ァンと対向し、
   前記外気流出面および前記給気ファン吸込面は、
   前記外気流出面を通過した気流が通る空間を挟んで本体ケース側面のうちの同一面と対向し、
   前記排気空気流出面および前記排気ファン吸込面は、
   前記排気空気流出面を通過した気流が通る空間を挟んで前記本体ケース側面のうちの同一面と対向し、
   前記給気ファン吸込面と前記本体ケース側面との距離は、
   前記外気流出面と前記本体ケース側面との距離より大きく、
   前記排気ファン吸込面と前記本体ケース側面との距離は、
   前記排気空気流出面と前記本体ケース側面との距離より大きい、熱交換形換気装置。
2. 前記給気ファンおよび前記排気ファンは、前記給気ファン吸込面と前記排気ファン吸込面とが垂直になるように設けられる、請求項１記載の熱交換形換気装置。
3. 前記給気ファンにより前記外気吸込口から吸い込まれた空気を加湿する加湿ユニットを備え、
   前記外気吸込口および前記給気口は、本体ケース天面に設けられ、
   前記熱交換素子は、前記給気ファンの下方に設けられ、
   前記加湿ユニットは、前記給気口に固定され、
   前記給気ファンにより前記外気吸込口から吸い込まれた空気は、
   前記熱交換素子、前記給気ファン、前記加湿ユニットの順に、前記本体ケースの側壁側から中央に向かうように送風され、
   前記加湿ユニットから上方に向けて吹き出される、請求項１記載の熱交換形換気装置。
4. 前記風路仕切り部材は、前記熱交換素子の上方に設けられ、
   前記熱交換素子の天面と前記風路仕切り部材とが固定部材により固定される、請求項１記載の熱交換形換気装置。
5. 前記給気ファン吸込面と前記本体ケース側面との距離は、
   前記外気流出面と前記本体ケース側面との距離の１．１倍以上であり、
   前記排気ファン吸込面と前記本体ケース側面との距離は、
   前記排気空気流出面と前記本体ケース側面との距離の１．１倍以上である、請求項１記載の熱交換形換気装置。
   

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